CN115231780A - 一种高效脱氮除磷的污水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效脱氮除磷的污水处理系统及处理方法，包括依次连通的粗格栅区域、进水泵房、细格栅区域、沉砂池、CASS选择池及CASS主反应池，所述CASS选择池及CASS主反应池中分别设置有微纳米气泡发生装置，所述微纳米气泡发生装置包括水泵及微纳米气泡发生器，水泵与微纳米气泡发生器相连，微纳米气泡发生装置上设置有气体通道，微纳米气泡发生装置通过气体通道连接有气体管道，通过微纳米气泡发生装置能够生成含有微纳米气泡的气液混合水。本发明在不需要增加强化除磷脱氮的工序即可高效的分解污水中的污染物，提高脱氮除磷的效率。

Description

一种高效脱氮除磷的污水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，更具体的说，是一种高效脱氮除磷的污水处理系统及方法。

背景技术

循环式活性污泥法(简称CASS或CAST)是污水处理工作中最为关键的一个环节，并且是以环保和节能为基础进行改进和优化的工作体系和工作流程。其基本的结构是在序批式活性污泥法的基础上形成的，是以反应池沿着池长方向分段设计的，将其分为两个部分：前半部分是生物选择区也称之为预反应区；后半部分为主反应池。主反应池内设置有曝气系统，并在主反应池内安装有可自动升降的滗水装置，从而使得曝气、沉淀和排水等过程综合循环运行，省去了常规活性污泥法的二次沉淀，是一种可持续进水、间接排水的工作体系。

CASS工艺在城市化发展中利用尤为广泛，已经成为一项主要的污水处理技术，这种污水处理技术在应用中存在着以下优点：

(1)工艺流程简单，占地面积小，投资较低

CASS工艺的核心构筑物是反应池，一般情况下不设调节池及沉淀池。因此，污水处理设施布置紧凑、占地较省、投资较低。

(2)生化反应推动力大

CASS工艺属于理想的时间顺序上的推流式反应器，生化反应推动力大。

(3)沉淀效果好

CASS工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用，虽有进水的干扰，但其影响较小，沉淀效果较好。

(4)运行灵活，抗冲击能力强

CASS工艺能确保污水在系统内停留预定的处理时间后经沉淀排放，特别是CASS工艺可以通过调节运行周期来适应进水量和水质的变化。当进水浓度较高时，也可通过延长曝气时间来达到抗冲击负荷的目的。

但是，CASS工艺也存在着以下的缺点：

(1)生物脱氮效率难以提高，主要体现在硝化反应难以进行完全和反硝化反应不彻底两方面。一方面是硝化反应难以进行完全，硝化细菌是一种化能自养菌，有机物降解由异养细菌完成。当两种细菌混合培养时，由于存在对底物和DO的竞争，硝化菌的生长将受到限制，难以成为优势种群，硝化反应被抑制。此外，固定的曝气时间也可能会使得硝化不彻底。另一方面就是反硝化反应不彻底。CASS工艺有约20％的硝态氮通过回流污泥进行反硝化，其余的硝态氮则通过同步硝化反硝化和沉淀、闲置期污泥的反硝化实现。在沉淀、闲置期中，由于污泥与废水不能较好地进行混合，废水中部分硝态氮不能与反硝化细菌接触，故不能被还原。此外，在这一时期，由于有机物己充分降解，反硝化所需的碳源不足，也限制了反硝化效率的进一步提高。

(2)除磷效率难以提高，主要体现在污泥在生物选择器中的释磷过程受到回流混合液中硝态氮浓度的影响比较大，研究表明，若要保证氧状态，NO-3-X的浓度应要确保小于0.1mg/L。当厌氧区的NO-3-X的浓度大于1.5mg/L时，释放的磷就会受到抑制。由于在同一反应区内存在着各种聚磷细菌、反硝化菌、硝化菌等，因此主反应池内的回流污泥将含部分硝酸盐，从而导致各种细菌对底层物质的竞争，严重影响磷的释放，使得CASS工艺除磷效率难以提高。

目前污水处理厂排水往往执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准甚至是更严格的排放标准，在此现状下，单独的CASS工艺已不能满足排放要求，往往需要在后端加反硝化滤池和滤布滤池等强化除磷脱氮的后续工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效脱氮除磷的污水处理系统及方法，本发明在不需要增加强化除磷脱氮的工序即可高效的分解污水中的污染物，提高脱氮除磷的效率。

其技术方案如下：

本发明在一实施例中公开一种高效脱氮除磷的污水处理系统，包括依次连通的粗格栅区域、细格栅区域、沉砂池、CASS选择池及CASS主反应池，所述CASS选择池及CASS主反应池中分别设置有微纳米气泡发生装置，所述微纳米气泡发生装置包括水泵及微纳米气泡发生器，水泵与微纳米气泡发生器相连，微纳米气泡发生装置上设置有气体通道，微纳米气泡发生装置通过气体通道连接有气体管道，通过微纳米气泡发生装置能够生成含有微纳米气泡的气液混合水。

进一步地，所述粗格栅区域的粗格栅的间隙为25-100mm，粗格栅为倾斜设置，粗格栅的倾斜角度为50°至70°。

进一步地，所述粗格栅区域与细格栅区域之间设置于进水泵房，粗格栅区域内过滤后的污水通过进水泵房输送至细格栅区域。

进一步地，所述细格栅区域的细格栅的间隙为1.5-10mm，细格栅为倾斜设置，细格栅的倾斜角度为50°至70°。

进一步地，微纳米气泡发生装置还包括水泵箱，水泵与微纳米气泡发生器均置于水泵箱内，水泵箱上设置有过滤孔；所述气体管道上设置有气体流量计及压力表；水泵箱上设置出水口。

本发明在另一实施例中公开一种高效脱氮除磷的污水处理方法，包括以下步骤：

S1、收集污水，将所述污水输送至粗格栅区域，去除所述污水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，得第一滤液；

S2、将所述第一滤液输送至细格栅区域，去除所述污水中较小的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，得第二滤液；

S3、将所述第二滤液输送进入沉砂池去除砂砾后，获取上清液；

S4、将所述上清液输送至CASS选择池并与厌氧菌、兼性菌混合，以对所述上清液进行初步分解，得第三滤液；

S5、将所述第三滤液输送至CASS主反应池中，所述CASS主反应池内设置有微纳米曝气装置，以对所述第三滤液进行好氧生物处理，接着静置进行沉淀处理，待固液分离后，得第四滤液；

S6、在所述第四滤液中加入消毒剂，通过管道排放至外界环境中。

进一步地，在步骤S5中，具体包括：

第三滤液进入CASS主反应池的同时启动微纳米气泡发生装置，微纳米气泡发生装置运行15min后，同时启动曝气系统向CASS主反应池进行曝气；

停止曝气并沉淀，并通过反硝化菌进行反硝化反应；

开启滗水器，排出上清液得到第四滤液；

滗水器停止后进入闲置状态，滗水器在闲置阶段恢复至初始位置。

进一步地，通过微纳米气泡发生装置及曝气系统向CASS主反应池曝气供氧的时间为30-60min，沉淀时间为30-60mim。

进一步地，CASS选择池中设置有微纳米气泡发生装置，CASS选择池通过微纳米气泡发生装置促进污水中微生物的活性；微纳米气泡发生装置能够产生微纳米气泡，并能够将含有微纳米气泡的气液混合水喷射出去。

进一步地，粗格栅区域的粗格栅及细格栅区域的细格栅均为倾斜设置，且倾斜角度为50°-70°。

下面对本发明的优点或原理进行说明：

本发明在CASS选择池及CASS主反应池中分别设置有微纳米气泡发生装置，微纳米气泡发生装置包括有水泵及微纳米气泡发生器。微纳米气泡发生装置启动后能够产生微纳米气泡，并能够将含有微纳米气泡的气液混合水喷射出去。本发明通过增加微纳米气泡发生装置有利于污水中有机污染物被微生物分解，能够更加高效的分解污水中的污染物，提高脱氮除磷的效率。

常规的CASS工艺流程中，进入CASS选择池的污水首先通过厌氧菌和兼性菌将大分子难降解的有机物进行初步分解，为好氧生物的降解做好准备。本发明中，在CASS选择池内设置有微纳米气泡发生装置，可以消除厌氧臭味的产生，促进微生物的活性，提供四球菌(Tetrasphaera)等特殊功能的聚磷菌(PAOs)适合的生长环境，为在CASS主反应池好氧条件下的贪婪摄磷创造条件。

常规CASS工艺流程中，在CASS主反应池的进水阶段是没有搅拌工序的，此阶段由于泥水混合效果差，微生物的反应受到影响，限制了系统的脱氮除磷性能。本发明中，在进水的同时启动微纳米气泡发生装置，微纳米气泡发生装置向CASS主反应池内喷射含有微纳米气泡的同时在CASS主反应池内形成搅拌，持续时间15min。微纳米气泡发生装置提高微生物活性，为除磷菌提供生长环境。部分反硝化菌以较高浓度的有机底物为碳源，通过反硝化反应，将CASS主反应池内剩余污水中硝态氮中的N还原为氮气。

常规CASS工艺的曝气系统一般为微孔曝气盘底曝，曝气持续时间约为30-60mim。常规曝气系统存在以下现状：气泡和污水混合不均匀、需要投加大量除磷药剂、污水处理效率较低等。

本发明中，开启微纳米气泡发生装置和CASS曝气系统同时进行曝气。研究表明，采用微纳米气泡向污水中供氧，一方面满足好氧微生物对氧的需要，另一方面有利于活性污泥与有机物的充分混合与接触，提高了微生物对氧气的利用效率，可提高污水处理中的微生物活性，高效除磷菌及反硝化除磷菌丰度高达3％，除磷效果优异。胞外聚合物含量更高，微生物代谢增强，活性污泥尺寸和生物膜厚度均有增加，从而有利于有机污染物被微生物氧化分解，可更高效分解污水中的污染物，提高脱氮除磷的效率。

在CASS主反应池的沉淀滗水阶段，在微纳米气泡作用下，系统污泥浓度更低且沉降性能更好，滗水后液位可降低的幅度越大，下一个周期能够处理的污水也越多，处理能力提升。同时在相同的排泥流量和排泥时间内，排放的剩余污泥量也更多，更有利于除磷。

附图说明

图1是本实施例的污水处理系统的结构示意图；

图2是本实施例的污水处理方法的流程图；

图3为试验的3#及4#的结构示意图；

图4为试验的3#及4#中TN出水浓度的变化对比；

图5为试验的3#CASS池MLSS浓度变化图；

图6为试验的4#CASS池MLSS浓度变化图；

图7试验的3#CASS池和4#CASS池(微纳米)TP出水浓度变化对比曲线图；

附图标记说明：

1、粗格栅区域；2、进水泵房；3、细格栅区域；4、沉砂池；5、CASS选择池；6、CASS主反应池；7-1、微纳米气泡发生装置；7-2、微纳米气泡发生装置。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“中”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

第一实施例：

如图1所示，本发明在一实施例中公开一种高效脱氮除磷的污水处理系统，包括依次连通的粗格栅区域1、进水泵房2、细格栅区域3、沉砂池4、CASS选择池5及CASS主反应池6。粗格栅区域1内过滤后的污水通过进水泵房2输送至细格栅区域3。所述CASS选择池5及CASS主反应池6中分别设置有微纳米气泡发生装置7-1、微纳米气泡发生装置7-2，所述微纳米气泡发生装置7-1和微纳米气泡发生装置7-2均包括水泵及微纳米气泡发生器，水泵与微纳米气泡发生器相连。微纳米气泡发生装置7-1、微纳米气泡发生装置7-2上均设置有气体通道，微纳米气泡发生装置通过气体通道连接有气体管道，气体管道与CASS主反应池6的外部连通，通过微纳米气泡发生装置7-1、微纳米气泡发生装置7-2能够生成含有微纳米气泡的气液混合水。

优选地，其中，微纳米气泡发生装置7-1为小型号，微纳米气泡发生装置7-2为大型号。本实施例的微纳米气泡发生装置7-1、微纳米气泡发生装置7-2的结构可与本申请人申请的专利号为201921421646.1中的微纳米曝气装置的结构及原理相同，在此不再赘述。微纳米气泡发生装置7-1与微纳米气泡发生装置7-2的结构相同。

进一步地，微纳米气泡发生装置7-2还包括水泵箱，水泵与微纳米气泡发生器均置于水泵箱内，水泵箱上设置有过滤孔及出水口。CASS选择池5及CASS主反应池6中的污水通过过滤孔进入水泵箱，通过过滤孔的设置能够过滤掉污水中的漂浮物，防止污水中的漂浮物进入。

本实施例在气体管道上设置有气体流量计及压力表，气体流量计主要用于控制气体的进气量，压力表主要用于测量吸入气体的压力值。

微纳米气泡发生装置在工作时，CASS选择池5及CASS主反应池6内的污水通过水泵输送至微纳米气泡发生器，气体通过气体管道吸入微纳米气泡发生器，污水及气体在微纳米气泡发生器中充分混合。微纳米气泡发生器的喷嘴内部具有一定的空间，其可以产生高度真空(-0.09MPa以上)状态。微纳米气泡发生器因为这种高度真空状态从而自吸吸入空气而发生减压和加速，伴随旋转回流形成高速流。该高速空气流在加压水流中发生喷射，因其产生的气液冲突能量，而使气泡变得非常小。在微纳米气泡发生器中，气液两层高速旋转切断混合，形成直径为50微米以下的气体，其中气泡近10％是纳米级气泡，90％是微米级气泡，极少数量是毫米级大气泡。

本实施例的所述粗格栅区域1的粗格栅的间隙为25-100mm，粗格栅为倾斜设置，粗格栅的倾斜角度为50°至70°。粗格栅倾斜的安装于污水处理厂的前端。粗格栅区域1用来截留污水中较粗大的漂浮物和悬浮物，如纤维、碎发、毛发、果皮、蔬菜、木片、布条、塑料制品等，防止堵塞进水口、出水口、水泵、曝气盘、管道阀门等，减少后续处理产生的浮渣，保证后续污水处理设备的正常运行。

所述细格栅区域3的细格栅的间隙为1.5-10mm，细格栅为倾斜设置，细格栅的倾斜角度为50°至70°。通过进水泵房3的设置可以保证粗格栅区域1的污水能够顺利输送至细格栅区域3，还可以在一定程度上调节来水的不均匀性。细格栅区域3主要用于去除污水中的一些细小的颗粒及悬浮物。

污水在细格栅中过滤后，过滤后的污水进入沉砂池4中进行沉淀，停留时间约为30-60S，通过沉淀去除污水中粒径大于0.2mm、密度大于2.65t/立方米的砂粒。

沉淀后的污水进入CASS选择池5，在CASS选择池5内通过厌氧菌及兼性菌的作用，可将污水中的大分子难降解的有机物进行初步分解。微纳米气泡发生装置7-1产生的含有微纳米气泡的气液混合水喷射到污水中，可以消除厌氧臭味的产生，促进微生物的活性，提供Tetrasphaera菌属等特殊功能的聚磷菌(PAOs)适合的生长环境。

CASS选择池5处理后的污水进入CASS主反应池6的同时启动微纳米气泡发生装置7-2，微纳米气泡发生装置7-2向污水中喷射含有微纳米气泡的气液混合水，持续时间为15min。15min后，同时启动曝气系统向CASS主反应池6进行曝气。微纳米气泡发生装置7-2提升微生物活性，部分硝化菌以较高浓度的有机底物为碳源，通过反硝化反应，将CASS主反应池6中剩余污水中硝态氮中的N还原为氮气。

本实施例通过增加微纳米气泡发生装置7有利于污水中有机污染物被微生物分解，能够更加高效的分解污水中的污染物，提高脱氮除磷的效率。

第二实施例：

本发明在另一实施例中公开一种高效脱氮除磷的污水处理方法，包括以下步骤：

S1、收集污水，将所述污水输送至粗格栅区域，去除所述污水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，得第一滤液。

本实施例的粗格栅区域1的粗格栅的间隙为25-100mm，粗格栅为倾斜设置，粗格栅的倾斜角度为50°至70°。粗格栅区域1用来截留污水中较粗大的漂浮物和悬浮物，如纤维、碎发、毛发、果皮、蔬菜、木片、布条、塑料制品等。

S2：将所述第一滤液输送至细格栅区域，去除所述污水中较小的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，得第二滤液；

细格栅区域3的细格栅的间隙为1.5-10mm，细格栅为倾斜设置，细格栅的倾斜角度为50°至70°。粗格栅区域1与细格栅区域3之间设置有进水泵房3，通过进水泵房3的设置可以保证粗格栅区域1的污水能够顺利输送至细格栅区域3，还可以在一定程度上调节来水的不均匀性。细格栅区域3主要用于去除污水中的一些细小的颗粒及悬浮物。

S3：将所述第二滤液输送进入沉砂池去除砂砾后，获取上清液；

污水进入沉砂池4中进行沉淀，停留时间约为30-60S，通过沉淀去除污水中粒径大于0.2mm、密度大于2.65t/立方米的砂粒。

S4：将所述上清液输送至CASS选择池并与厌氧菌、兼性菌混合，以对所述上清液进行初步分解，得第三滤液。

CASS选择池中设置有微纳米气泡发生装置，CASS选择池通过微纳米气泡发生装置促进污水中微生物的活性。污水进入CASS选择池5后，在CASS选择池5中进行厌氧反应，在厌氧环境中，较高活性的污泥与高浓度底物混合，通过厌氧菌及兼性菌的作用，将原污水中的大分子难分解的有机物进行初步分解，改善污水的可生化性，为在CASS主反应池6中的有机底物的好氧生物降解做准备。利用在高底物浓度下的菌胶团成为优势菌群及厌氧环境抑制了丝状菌生长的原理，防止污泥膨胀发生。厌氧环境条件下聚磷菌将体内的聚磷酸盐分解为磷酸盐并释放到水中，释放的能量用于吸收污水中的有机酸并形成聚β－羟基丁酸(PHB)贮存于细胞内，为在反应区好氧条件下的贪婪摄磷创造条件。

本实施例在CASS选择池5内设置有微纳米气泡发生装置7-1，微纳米气泡发生装置7-1向CASS选择池5中喷射含有微纳米气泡的气液混合水，可以消除厌氧臭味的产生，促进微生物的活性，提供Tetrasphaera菌属等特殊功能的聚磷菌(PAOs)适合的生长环境。

S5：将所述第三滤液输送至CASS主反应池中，所述CASS主反应池内设置有微纳米曝气装置，以对所述第三滤液进行好氧生物处理，接着静置进行沉淀处理，待固液分离后，得第四滤液；

S6、在所述第四滤液中加入消毒剂，通过管道排放至外界环境中。

进一步地，在步骤S5中，具体包括：

第四滤液进入CASS主反应池6的同时启动微纳米气泡发生装置，微纳米气泡发生装置7-2运行15min后，同时启动曝气系统向CASS主反应池6中进行曝气；

停止曝气并沉淀，并通过反硝化菌进行反硝化反应；

开启滗水器，排出上清液得到第五滤液；

滗水器停止后进入闲置状态，滗水器在闲置阶段恢复至初始位置。

进一步地，通过微纳米气泡发生装置7-2及曝气系统向CASS主反应池6曝气供氧的时间为30-60min，沉淀时间为30-60mim。CASS主反应池6每天循环运行的时间为6-7次，每次3-4h。

进一步地，微纳米气泡发生装置7-2能够产生微纳米气泡，并能够将含有微纳米气泡的气液混合水喷射出去。

第四滤液进入CASS主反应池6后，在开启曝气系统曝气的同时微纳米气泡发生装置7-2已经开启。通过微纳米气泡发生装置7-2向污水中供氧，可提高污水处理中微生物活性，微生物的酶及胞外聚合物均有一定程度的增加，采用微纳米气泡曝气的生物生长厚度也大于大气泡曝气，可以实现在大幅度减少甚至不投加药剂的条件下能达到很好的脱氮除磷效果。

微纳米气泡具有以下特性：

①微纳米气泡直径小，传质效率高，提高氧的传质效率；

②水中停留长，长时间的停留延长了气液接触时间，进一步提高氧气利用效率；

③自身溶解增压氧转化率更高，表面张力压缩气泡内的气体，使更多气泡内的气体溶解到水中；

④比表面积大，相同体积10μm气泡的比表面积是1mm气泡的100倍；

⑤能释放羟基自由基，爆炸瞬间产生的自由基具有强氧化性；

⑥气泡表面带电可吸附更多的胶体等悬浮物质。

微纳米曝气一方面满足好氧微生物对氧的需要，另一方面有利于活性污泥与有机物的充分混合与接触，提高了微生物对氧气的利用效率，可加速微生物生长，胞外聚合物含量更高，微生物代谢增强，活性污泥尺寸和生物膜厚度均有增加，从而有利于有机污染物被微生物氧化分解，可更高效分解污水中的污染物，提高脱氮除磷的效率。

曝气供氧结束后进入30-60min的沉淀状态，微生物继续利用水中剩余的溶解氧进行氧化分解。随着CASS主反应池6内的溶解氧进一步降低，微生物由好氧状态向缺氧状态转变，并发生一定的反硝化反应。在停留时间内，活性污泥在几乎静止的条件下进行沉淀分离，活性污泥沉到池底，处理后的水位位于污泥层的上部，静止沉淀使泥水分离。

沉淀状态结束后，由滗水器自上而下逐层排出沉淀后的上清液，30-40min后排水结束，然后滗水器自动复位。在滗水期间，污水处理系统的污泥回流系统照常工作，提高CASS选择池5的污泥浓度，随着污泥回流至CASS选择池5内的污泥中硝态氮在厌氧的状态下进一步进行反硝化，并进行磷的释放，为后续的过量聚磷做准备。

增加微纳米气泡发生装置7-2后，在污泥浓度更低且沉降性能更好的情况下，滗水后液位可降低的幅度越大，下一个周期能够处理的污水也越多，处理能力提升。同时在相同的排泥流量和排泥时间内，排放的剩余污泥量也更多，更有利于除磷。

滗水结束后进入闲置状态，闲置状态的时间一般都较短，闲置状态主要为了保证滗水器能够恢复至原位，防止污泥流失，同时还可用于恢复污泥的吸附能力。

本实施例与现有技术相比，具有以下优点：相对于传统的CASS工艺，在不改变原有处理流程的基础上，实现无缝对接，用先进的微纳米曝气技术来升级换代传统的机械鼓风技术，通过高效提高溶解氧的方式，提高生物脱氮除磷能力。

(1)提高系统处理效率(加强除磷脱氮效率)

对比CASS主反应池6中污染物降解效率，微纳米气泡物反应器7的应用，提高了污水处理系统的污染物去除负荷的能力。出水水质优于其他生产线，特别是TN、TP等污染物去除率的优势明显。

(2)降低CASS主反应池6的曝气气水比

通过微纳米气泡清除积垢，疏通曝气盘片，达到减少曝气风量，降低气水比的目的，从而控制鼓风机的运行功耗降低运行成本。

(3)污泥消减

通过微纳米工艺消解剩余污泥的优势有效地消解CASS主反应池6中的剩余污泥，降低污泥脱水压力；在污水处理系统中污泥浓度更低且沉降性能更好的情况下，滗水后液位可降低的幅度越大，下一个周期能够处理的污水也越多，处理能力提升。同时在相同的排泥流量和排泥时间内，排放的剩余污泥量也更多，更有利于除磷。

(4)提升系统抗冲击能力

利用微纳米工艺的特性来缓解进水水质波动的冲击，确保CASS主反应池6出水持续稳定。

以下以一试验对本实施例的脱氮除磷效果进行验证：

如图3所示，3#CASS池采用原传统的CASS工艺，4#CASS池采用改良型MNBR(微纳米气泡发生装置)+CASS污水处理复合工艺。通过控制相同风量、污泥浓度、滗水液位和曝气时长等运行参数，验证对比3#CASS池和4#CASS池的脱氮除磷效果。

(1)“N”的去除：

如表1所示，在4#CASS池和3#CASS池分别做沿程分析，沿程分析取样点分别为：进水阶段、进水前CASS池、进水液位5米CASS池、曝气前3minCASS池、曝气结束前3minCASS池和滗水后5minCASS池，取每周期每阶段水样的混合样，检测NH₃-N、NO₃-N和TN。

表1

通过试验分析对比，在相同运行条件下，4#CASS池中，在“N”沿程分析中，4#CASS池和3#CASS池对比，曝气前4#CASS池硝态氮低于3#CASS池，滗水后4#CASS池)总氮浓度低于3#CASS池，则在进水阶段开启微纳米曝气设备对总氮处理效果优于3#CASS池。

如表2、图4所示，通过试验分析对比，在相同运行条件下，4#CASS池(微纳米)氨氮和总氮去除效率均值分别是93.92％和67.58％；3#CASS池氨氮和总氮去除效率均值分别是87.34％和58％。各项指标去除效率均高于未应用微纳米曝气技术的3#CASS池。

表2

(2)“P”的去除：

如图5至图7及表3所示，通过试验分析对比，2021年4月23日至5月23日期间4#CASS池进水阶段停止投加除磷药剂PAFC(24小时)，3#CASS池正常投加除磷药剂，投加量在19～30mg/L，维持污泥浓度在6000mg/L左右，每周期剩余污泥泵开启时间30min。

3#CASS池TP去除率为73.33％；4#CASS池(微纳米)TP去除率为81.60％。两个CASS池MLSS浓度变化如图5、图6所示。

2021年3#池吨水药耗27.05mg/L，4#CASS池应用微纳米后，4#池(微纳米)吨水药耗6.03mg/L，4#池比3#池除磷药剂量下降幅度约78％。

表3

本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或组合，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效脱氮除磷的污水处理系统，包括依次连通的粗格栅区域、细格栅区域、沉砂池、CASS选择池及CASS主反应池，其特征在于，所述CASS选择池及CASS主反应池中分别设置有微纳米气泡发生装置，所述微纳米气泡发生装置包括水泵及微纳米气泡发生器，水泵与微纳米气泡发生器相连，微纳米气泡发生装置上设置有气体通道，微纳米气泡发生装置通过气体通道连接有气体管道，通过微纳米气泡发生装置能够生成含有微纳米气泡的气液混合水。

2.如权利要求1所述的高效脱氮除磷的污水处理系统,其特征在于，所述粗格栅区域的粗格栅的间隙为25-100mm，粗格栅为倾斜设置，粗格栅的倾斜角度为50°至70°。

3.如权利要求1所述的高效脱氮除磷的污水处理系统,其特征在于，所述粗格栅区域与细格栅区域之间设置有进水泵房，粗格栅区域内过滤后的污水通过进水泵房输送至细格栅区域。

4.如权利要求1所述的高效脱氮除磷的污水处理系统,其特征在于，所述细格栅区域的细格栅的间隙为1.5-10mm，细格栅为倾斜设置，细格栅的倾斜角度为50°至70°。

5.如权利要求1至4任一项所述的高效脱氮除磷的污水处理系统,其特征在于，微纳米气泡发生装置还包括水泵箱，水泵与微纳米气泡发生器均置于水泵箱内，水泵箱上设置有过滤孔；所述气体管道上设置有气体流量计及压力表，水泵箱上设置出水口。

6.一种高效脱氮除磷的污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、收集污水，将所述污水输送至粗格栅区域，去除所述污水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，得第一滤液；

S2、将所述第一滤液输送至细格栅区域，去除所述污水中较小的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，得第二滤液；

S3、将所述第二滤液输送进入沉砂池去除砂砾后，获取上清液；

S4、将所述上清液输送至CASS选择池并与厌氧菌、兼性菌混合，以对所述上清液进行初步分解，得第三滤液；

S5、将所述第三滤液输送至CASS主反应池中，所述CASS主反应池内设置有微纳米曝气装置，以对所述第三滤液进行好氧生物处理，接着静置进行沉淀处理，待固液分离后，得第四滤液；

S6、在所述第四滤液中加入消毒剂，通过管道排放至外界环境中。

7.如权利要求6所述的高效脱氮除磷的污水处理方法，其特征在于，在步骤S5中，具体包括：

第三滤液进入CASS主反应池的同时启动微纳米气泡发生装置，微纳米气泡发生装置运行15min后，同时启动曝气系统向CASS主反应池进行曝气；

停止曝气并沉淀，并通过反硝化菌进行反硝化反应；

开启滗水器，排出上清液得到第四滤液；

滗水器停止后进入闲置状态，滗水器在闲置阶段恢复至初始位置。

8.如权利要求7所述的高效脱氮除磷的污水处理方法，其特征在于，通过微纳米气泡发生装置及曝气系统向CASS主反应池曝气供氧的时间为30-60min，沉淀时间为30-60mim。

9.如权利要求6所述的高效脱氮除磷的污水处理方法，其特征在于，CASS选择池中设置有微纳米气泡发生装置，CASS选择池通过微纳米气泡发生装置促进污水中微生物的活性；微纳米气泡发生装置能够产生微纳米气泡，并能够将含有微纳米气泡的气液混合水喷射出去。

10.权利要求6所述的高效脱氮除磷的污水处理方法，其特征在于，粗格栅区域的粗格栅及细格栅区域的细格栅均为倾斜设置，且倾斜角度为50°-70°。

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